摘 要:黑龍江省1999年前修筑的水泥混凝土路面出現(xiàn)早期表面損壞的現(xiàn)象比較多,介紹了一種新型建筑材料———聚合物水泥混凝土,這種新型材料的應(yīng)用解決了黑龍江省水泥混凝土路面出現(xiàn)的各種病害問題。
關(guān)鍵詞:聚合物;水泥混凝土;應(yīng)用
中圖分類號:U4161217 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: C 文章編號: 1008 - 3383 (2007) 02 - 0034 - 02
1 前 言
聚合物水泥混凝土,它是以聚合物和水泥共同作膠結(jié)材料,與骨料結(jié)合形成的聚合物水泥混凝土。聚合物在混凝土內(nèi)形成膜狀體,填充水泥的空隙,增強(qiáng)與骨料的粘結(jié)。聚合物水泥混凝土使用的材料有水泥、骨料、水以及聚合物和助劑。由于混凝土中的孔隙被聚合物填充或被聚合物膜封閉,使混凝土的吸水性和滲透性明顯下降,因此聚合物水泥混凝土的凍融耐久性得以改進(jìn)。另外,聚合物纖維橫跨在微裂縫上,它的粘結(jié)作用有效地阻止裂縫的擴(kuò)展。聚合物改性水泥復(fù)合材料的斷裂韌性、變形性能都比水泥材料有很大的提高,彈性模量明顯降低。這種材料在磨損過程中,由于在磨損表面有一定數(shù)量的有機(jī)聚合物起到粘接作用,防止水泥材料的顆粒從表面脫落,可使水泥混凝土的耐磨性大幅度提高。聚合物改性水泥混凝土優(yōu)良的綜合性能使其成為水泥混凝土路面病害修補(bǔ)恢復(fù)路面表面使用功能的理想材料。
黑龍江省1999年前修筑的水泥混凝土路面出現(xiàn)早期表面損壞的現(xiàn)象比較多,其主要原因是因?yàn)楫?dāng)時(shí)對水泥混凝土抗凍融性重視不夠,秋雨滲水,冬季冰凍以及除冰鹽的使用使混凝土路面表層經(jīng)受鹽蝕和凍脹損壞,其病害形式主要有:紋裂、網(wǎng)裂、起皮、磨損、露骨、坑槽、孔洞。在損壞程度不很嚴(yán)重時(shí),如果不及時(shí)修復(fù),破損將快速發(fā)展,會(huì)進(jìn)一步影響行車安全和道路的使用壽命。路面罩面是對混凝土路面表層破壞維修的一種最佳方法,維修費(fèi)低,能有效恢復(fù)使用功能?；炷恋缆仿访姹砻婀δ芑謴?fù)性養(yǎng)護(hù)使用聚合物水泥混凝土,可根據(jù)路面表層破壞程度的不同,采取薄層或超薄層面修補(bǔ)方法恢復(fù)路面功能,維修施工便捷,成本也不高。
2 薄層罩面
(1)對表層破壞較嚴(yán)重的水泥混凝土路面,需采用薄層罩面修補(bǔ)時(shí), 罩面層厚度為8～35 mm。罩面層厚度8～20 mm時(shí), 用水泥改性劑配制的罩面砂漿修補(bǔ);大于20 mm時(shí),用罩面細(xì)石混凝土修補(bǔ)。對修補(bǔ)用的罩面砂漿和細(xì)石混凝土用膨脹劑進(jìn)行補(bǔ)償收縮;水泥改性劑配制的界面處理劑進(jìn)行輔助粘結(jié)。罩面層外觀質(zhì)量好,幾乎無修補(bǔ)痕跡,與相鄰混凝土板無明顯的色差,很多薄層罩面已有三年以上的行車考驗(yàn), 2001 年對國道G015 牡丹江橫道段K210 km處進(jìn)行了600多m2 的薄層修補(bǔ),修補(bǔ)效果很好。薄層罩面施工要求較高, 維修速度較慢, 一般為10～20 m2 /h;養(yǎng)護(hù)一般為2～5 d。
(2)薄層罩面工藝流程
罩面前修補(bǔ)—路面高壓水清洗—涼干或吹干—刷界面處理劑—刮鋪罩面砂漿或細(xì)石混凝土—振搗、抹光、壓紋—拉(壓)縫—養(yǎng)護(hù)—開放交通。
3 超薄層罩面
(1)對表層破壞不太嚴(yán)重的混凝土路面,可采用超薄層罩面進(jìn)行維修。罩面層厚度3～8 mm。超薄層罩面可阻止路面表層破壞不進(jìn)一步發(fā)展,恢復(fù)路面的使用性能,而不追求修補(bǔ)區(qū)與相鄰混凝土在外觀上的一致性。超薄層罩面施工便捷,用于冰雪地區(qū)鹽剝蝕的罩面維修工程已經(jīng)過兩個(gè)冬季的使用考驗(yàn),效果良好。
超薄層罩面施工方便,施工速度快,維修成本低。若機(jī)械配套齊全,施工速度可達(dá)30～50 m2 /h;養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為1～3 d。
(2)超薄層罩面工藝流程
罩面前修補(bǔ)—路面高壓水清洗—涼干或吹干—涂刷界面處理劑—刮鋪罩面砂漿+ (壓防滑紋) —拉(壓)縫—薄膜養(yǎng)護(hù)—開放交通。
4 罩面施工用材料
水泥:使用強(qiáng)度等級不低于42. 5MPa的硅酸鹽類水泥,也可使用強(qiáng)度等級不低于32. 5MPa的鋁酸鹽或硫鋁酸鹽類水泥。
砂使用潔凈的中粗砂,細(xì)度模數(shù)大于2. 6,含泥量小于0. 5%。
水泥改性劑: Sc水泥改性劑系列。
早強(qiáng)劑:硫酸鈉。當(dāng)薄層罩面不用于橋面,且一時(shí)無法購到硫酸鈉時(shí),允許使用氯化鈉(食鹽)代替,摻量減半。
水:潔凈河水或可飲用水。
養(yǎng)護(hù)材料:薄膜。
5 罩面施工用設(shè)備
發(fā)電機(jī)、噴砂或沖砂機(jī)、高壓清洗機(jī)、空壓機(jī)或風(fēng)力滅火機(jī)、砂漿拌合機(jī)。
6 罩面施工工序與技術(shù)要求
(1)罩面前修補(bǔ):對表面坑洞的修補(bǔ),修補(bǔ)方法是將坑洞鑿成下凹形,較大的坑洞填早強(qiáng)(聚合物)水泥混凝土,較小的坑洞填早強(qiáng)(聚合物)水泥砂漿。
(2)路面高壓水清洗:用高壓水清洗機(jī)沖洗,局部人工用鋼絲刷配合。
(3)涼干或吹干:在刷界面處理劑前用空壓機(jī)或風(fēng)力滅火機(jī)吹去表面的積水。
(4)配界面處理劑:用與罩面砂漿相同的水泥和水泥改性劑配制,比例為水泥∶改性劑= 1∶1,用電動(dòng)攪拌機(jī)(沖擊鉆)攪拌至均勻粘稠狀,使水泥在水泥改性劑充分分散均勻。在使用時(shí),還應(yīng)定期人工攪拌,減少和避免水泥沉底。配制好的界面處理劑應(yīng)在1 h內(nèi)用完。
(5)刷界面處理劑:當(dāng)路面表面潮而無積水時(shí),涂刷界面處理劑。一般使用硬粽刷涂刷,要求涂刷薄而均勻。界面處理劑涂刷在待粘結(jié)的舊混凝土上后,干燥較快,要邊刷界面處理劑邊鋪罩面砂漿,必須在界面處理劑未干前用罩面砂漿完全覆蓋界面處理劑。
(6)拌罩面砂漿或混凝土:當(dāng)使用鋁酸鹽或硫鋁酸鹽類水泥時(shí)必須使用與鋁酸鹽或硫鋁酸鹽類水泥相適應(yīng)的專用水泥改性劑,且水泥改性劑用量不低于水泥用量的40%。
當(dāng)砂的模數(shù)較大和含泥量較小時(shí),砂用量取上限或水泥改性劑用量取下限;水的用量根據(jù)拌合砂漿的可施工性確定。罩面砂漿或混凝土隨拌隨用, 拌和好的砂漿或混凝土應(yīng)在30 min內(nèi)用完。
(7)鋪罩面砂漿或混凝土:當(dāng)界面處理劑刷好后迅速鋪上罩面砂漿或混凝土。對薄層罩面修補(bǔ)可用平板振搗或振動(dòng)梁振實(shí),人工修平做面、壓紋;對超薄層罩面修補(bǔ)可直接用木條緊貼路表面刮平,不留多余的罩面砂漿,使罩面砂漿越薄越好,木條的適宜寬度為5～10 cm,長度為30～50 cm,厚度1～2 cm,刮鋪工具也可使用塑料板等其他輕質(zhì)板材,罩面砂漿刮平后,會(huì)形成自然粗糙的表面,不壓紋已完全可滿足抗滑要求,也可用壓紋滾壓紋,若用壓紋滾壓紋時(shí),應(yīng)在刮平罩面砂漿后盡快進(jìn)行,以免在壓紋中破壞將成膜的罩面。
(8)拉(壓)縫:攤鋪的罩面砂漿或混凝土成型后暴露在空氣中,聚合物將很快成膜,會(huì)很快失去可塑性或流動(dòng)性,約1～2 h,當(dāng)表面砂漿出現(xiàn)涼干痕跡時(shí),用抹刀或鐵板沿原混凝土接縫拉(壓)縫,使罩面層在原接縫處基本斷開,減少由于混凝土板的溫度變形給罩面層接縫處界面造成不良影響。
(9)養(yǎng)護(hù):成型表面無粘性時(shí),鋪塑料薄膜,薄膜搭接20 cm以上,并在薄膜面上鋪灑砂或泥土,使薄膜緊貼罩面層,確保罩面得到良好的養(yǎng)護(hù)。
(10)開放交通:根據(jù)罩面砂漿的強(qiáng)度發(fā)展確定開放交通時(shí)間。在氣溫20～30 ℃時(shí),一般要求養(yǎng)護(hù)3 d。養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長對罩面層的強(qiáng)度和耐久性有利。當(dāng)要求提前開放交通時(shí),一方面在拌和罩面砂漿時(shí)可適當(dāng)增加早強(qiáng)劑(硫酸鈉)的用量,但最大用量不大于水泥用量的2%。使用快硬水泥時(shí)可根據(jù)強(qiáng)度發(fā)展速度養(yǎng)護(hù)時(shí)間縮短至24～36 h。
7 施工注意事項(xiàng)
(1)由于罩面砂漿、凈漿或混凝土的可施工性和早期養(yǎng)護(hù)非常重要,在太陽曝曬和大風(fēng)天氣很難做好,因此應(yīng)避免在這種氣候條件下進(jìn)行罩面施工。最適宜的施工氣候是水蒸發(fā)速度較慢的陰天和晚上。
(2)為獲得良好的粘結(jié)作用,必須做到在界面處理劑未干(聚合物未成膜)時(shí)鋪罩面砂漿或混凝土,且在開放交通前提前半天揭開養(yǎng)護(hù)薄膜,使聚合物提前成膜。
